遗留煤柱扰动下服务巷道变形破坏机理及防冲技术北大核心

针对大面积遗留煤柱下伏煤层开采时出现的应力集中、巷道围岩变形、冲击破坏及支护困难等问题,采用理论分析和数值模拟对河北某矿上覆5煤层遗留煤柱扰动下8、9煤层应力分布规律及下伏巷道开挖稳定性进行了对比分析。研究表明:遗留煤柱承载上覆载荷后应力根据煤柱宽度由中部向两侧依次呈现出“双峰形”、“马鞍形”、“梯形”及“单峰形”分布形态,且在不规则部分应力集中程度更高,对底板煤层的扰动范围影响较大;遗留煤柱应力峰值最大值52MPa,应力传递至下伏煤层达到44 MPa,为原始应力的2.2倍,服务巷道开挖后应力为37 MPa,是原始应力1.8倍,增加了巷道围岩破坏程度和冲击地压危险性。通过加强支护和巷道围岩卸压等方式对遗留煤柱下伏服务巷道进行围岩控制,以保证残留煤柱内服务巷道的安全稳定运行。     

上覆遗留区段煤柱对下伏煤层开采扰动影响研究

上覆遗留区段煤柱导致底板应力环境改变,而下伏采场在开采扰动和遗留区段煤柱底板高应力双重作用下极易出现剧烈矿压问题。根据遗留区段煤柱对底板应力的扰动传播规律,研究了下伏煤层开采前后上覆遗留区段煤柱对底板应力的扰动演化机制,计算分析了遗留煤柱区域下伏煤层开采的扰动宽度范围;应用FLAC3D数值软件模拟了上覆遗留区段煤柱影响下下伏煤层开采的扰动破坏特征;现场实测验证分析了遗留区段煤柱对下伏煤层巷道布置及采场来压的影响。结果表明:下伏煤层开采前遗留区段煤柱对下伏煤层的扰动范围与煤柱宽度和层间距呈正相关关系,但层间距对扰动范围的影响更为显著;下伏煤层开采后,在采动及遗留区段煤柱底板高应力叠加作用下,下伏采场推进方向由煤壁向采场前方深部,扰动宽度较下伏煤层开采前呈增加—减小—稳定趋势,并在超前支承压力峰值处宽度达到最大;煤柱宽度20 m时,下伏煤层开采后的最大扰动宽度可由开采前的30 m增加至36 m,增加20%,扰动角由32°增高至45°,增高40.6%,超前支承压力峰值较开采前也增加了14.8 MPa;且现场回采时,遗留煤柱区域下伏采场来压步距均值28. 3 m,较采空区下来压步距均值20.5 m增加约38%,动载系数增高约7.1%,应加强遗留煤柱扰动范围内的顶板维护,确保下伏采场安全开采。     

基于三铰斜拱的不同宽度区段煤柱下底板应力变化规律研究

为获取上保护层充分采动后，区段煤柱影响下的上覆岩层结构及底板应力传递规律，基于三铰斜拱理论推导了合理拱轴线方程；数值模拟了不同宽度区段煤柱的保护层底板应力分布规律；基于三铰斜拱和弹性力学理论2种方法得到了保护层底板应力分布的解析解，并通过现场实测验证。研究表明：三铰斜拱形态参数与留设煤柱宽度、煤层开采高度、采空区卸压宽度等动态相关；当煤柱宽度大于15 m时，采空区底板重新压实区将产生三铰斜拱结构引起的附加应力，并且应力极值点随煤柱宽度增加而向采空区中心移动。现场试验得出被保护层回采巷道应内错布置，合理错距为10～20 m。     

遗留煤柱下伏近距煤层扰动应力场及强度系数分布

针对近距离煤层遗留煤柱下伏回采巷道围岩变形大、不易控制等难题,以某矿地层条件为研究背景,建立力学模型,研究了上覆煤层开采后遗留煤柱下伏煤岩层中水平和竖直方向的应力集中系数,研究了煤岩体受遗留煤柱影响后的围岩强度系数分布规律,揭示了遗留煤柱对下伏近距煤层围岩稳定性的影响。     

神东矿区深部多次采动巷道稳定性影响规律与协调控制研究

为了揭示上覆遗留煤柱底板应力和下伏煤层开采扰动叠加作用下的巷道围岩稳定性影响规律,以神东布尔台矿二盘区42煤42202辅运巷为工程背景,采用理论计算、数值模拟等手段,验证了上覆呈T形分布的遗留煤柱对下伏煤层回采巷道的扰动范围约为170m,在此基础上间隔30～35m布置7个分析测站,并进一步模拟分析了受多次采动影响的巷道围岩应力、超前支承压力、围岩塑性区的时空演化过程。基于此提出了水力压裂卸压、长距离支架超前支护、巷道两帮非对称补强支护的一体化协调控制方案,现场应用取得良好效果。     

平顶山矿区上伏遗留煤柱对下伏煤层应力响应机制研究

平顶山矿区上覆戊组煤层群开采过程中遗留的上下山大型煤柱，对下伏己组煤层巷道掘进以及开采过程中顶板压力和煤层赋存状态具有重要影响。为研究上伏遗留煤柱对下伏煤层的影响，采用锚杆应力计对顶板的应力进行研究。根据下伏煤层巷道锚杆应力的现场原位监测，可将上伏遗留煤柱对下伏煤层的应力影响划分为三个区域：影响微弱区(Ⅰ区)、影响剧烈区(Ⅱ区)、稳定影响区(Ⅲ区)。并通过FLAC3D软件模拟分析了影响区内的应力变化趋势，验证了上伏遗留煤柱对下伏煤层的影响规律。研究成果可为下伏己组煤层掘进与回采通过煤柱时的顶板管理、瓦斯治理及防突措施提供理论依据和现场指导。     

煤柱集中载荷特征及其对巷道围岩应力的影响

煤层群开采时经常会出现下层巷道与上层煤柱交叉、重合现象,由于煤柱对载荷的向下传递作用,将对下层巷道围岩的应力分布造成影响。首先根据弹性理论分析了煤柱集中载荷在底板中的分布规律,然后应用数值模拟方法分析对比了普通巷道与煤柱下巷道围岩的应力状态,分析了煤柱集中载荷下巷道围岩的应力特点。     

采空区下近距离煤层回采巷道合理位置选择

文章以采空区下近距离煤层回采巷道合理位置选择为背景,通过分析上煤层遗留煤柱在煤层底板中的应力传播规律并计算出巷道与煤柱的内错距离应该大于12.8 m。利用数值模拟分析不同错距下巷道屈服破坏、应力分布和围岩变形规律,最终得出错距15 m情况下,可以保证巷道围岩稳定性。     

浅埋近距煤层煤柱集中应力传递规律分析

为探究浅埋近距煤层开采上煤层区段煤柱底板集中应力传递规律,以及下煤层煤柱集中应力控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层与2-2煤层开采为背景,结合理论分析、数值模拟及工程实践,建立上煤柱底板集中应力计算模型,揭示上煤层煤柱底板集中应力分布规律,提出基于下煤柱集中应力控制的煤柱错距确定方法.研究表明,随着上煤柱底板深度增加,煤柱正下方的垂直应力呈降速减小,水平应力分布曲线由1个峰值演化为2个峰值,且峰值应力位置向煤柱两端扩散.建立下煤柱集中应力控制的煤柱错距模型,提出煤柱错距确定方法,为控制重复采动下煤柱的集中应力,下煤层巷道应布置在上煤柱向下传递的高应力区范围之外.合理的煤柱错距主要与基岩、土层性质及层间距等因素有关,其随基岩和土层厚度的变化呈正相关,基岩(土层)厚度每增加10 m,煤柱错距应增大1.123 m(0.987 m);煤柱错距随层间距的变化曲线呈"抛物线",层间距小于35 m时,煤柱错距随层间距增大呈降速增加趋势,层间距越小,其变化对合理错距的影响越显著,层间距35～45 m时,煤柱错距随层间距增大而减小.通过开采实例对煤柱错距模型进行验证,结合理论模型计算和数值模拟,柠条塔煤矿两煤层合理煤柱错距应大于20 m.研究结果可为浅埋近距煤层开采的煤柱减压提供新思路.     

基于能量耗散的上覆遗留煤柱区冲击地压防治技术

为降低上覆煤层遗留煤柱对下方采掘巷道的冲击影响,研究分析了煤柱载荷分布、底板应力传递与采场围岩应力分布的关系,由能量耗散理论对遗留煤柱区围岩系统中弹性应变能的来源进行了判断。研究表明,煤柱形成后,采空区悬顶、底板距离及煤柱尺寸是造成下方煤体的高应力集中的主要原因,也是整个煤柱系统中弹性应变能的主要来源;从减少悬顶、弱化煤柱和衰减底板应力等多途径出发能够有效耗散煤柱系统的弹性应力能;弱化遗留煤柱选择高压水力压裂措施,底板应力传递过程中的衰减则采用顶板预裂措施实现耗能目的;在鹤岗南山矿遗留煤柱区域进行了现场试验,针对遗留煤柱及层间岩层均采取了耗能措施,现场情况表明该处理方法具备一定的效果且可行。     

民采矿对矿业经济的影响及应采取的对策

通过分析民采矿对矿业经济正反两方面的影响，提出限制其数量，改进其开采行为和市场行为，规模发展的矿业发展策略。     

采矿工程中绿色开采的应用浅述

当前我国煤炭开发一直处在高耗水、高损伤以及高排放的粗放式管理状态。而随着我国对环境保护的重视,以及煤炭产业结构调整和转变的时机,必须在这个过程中继续深化改革,以绿色开采协同创新原则实现煤炭行业的转型和升级。为此本文对比传统开采方式的弊端,对采矿工程中绿色开采技术的应用进行分析和讨论,探索绿色开采的技术体系和应用方法。     

简析开采影响与开采损害

分析地下开采造成的开采影响与损害的因素，对其影响进行分类，建议控制或减少影响损害的措施。     

开采影响评价与开采损害鉴定

本文叙述了以岩层与地表移动预计为基础的特殊开采预计、开采环境影响评价和开采损害鉴定等三项工作在概念上的区别和工作性质和方法上的不同     

煤炭科学开采与开采科学

从安全生产、机械化或自动化开采、共伴生资源共同开采、保护环境、降低开采直接成本、资源利用最大化、科学规划等方面详细阐述了煤炭科学开采的基本要求。介绍了国内外在煤炭科学开采方面的研究现状与进展,对比分析了国内外科学开采的共同点与差异。提出了我国实现煤炭科学开采需要从技术进步、思想观念、法律法规、基础研究与人才培养等方面入手。提出了煤炭开采今后需要在采矿开挖卸荷与偏应力作用、采动应力场动态变化、深部煤岩体的力学行为、煤岩柱的长期强度、采场的系统刚度等10个方面加强研究。     

堡子沟煤矿井工转露天后开采程序优化

采用理论分析和多方案对比法,以堡子沟煤矿为例,针对多个井工煤矿整合后转为露天开采特殊条件下的开采程序优化问题,详细对比了2个首采区位置情况下4种拉沟方案的优劣,制定了采区划分及转向方案,优化了堡子沟煤矿井工转露天后的开采程序。     

露天转地下平稳过渡大量采矿技术研究

保障生产能力的平稳过渡是矿山露天转地下过程中的关键问题。阶段强制崩落采矿法与无底柱分段崩落法均为适宜于开采低品位大型矿体的高效率采矿方法。根据杏山铁矿挂帮矿、地下矿开采技术条件,提出了大参数无底柱分段崩落法、基于大直径深孔采矿的阶段空场连续崩落法的露天转地下联合开采方案。经过开采技术经济比较,阶段空场连续崩落法采用大矿块参数阶段开采方式,在强化开采、提高生产规模、降低开采成本等方面都具有优越性。     

分期开采中影响矿山生产能力的因素

阐述了露天矿山分期开采的原则和目的,探讨了分期开采中影响矿山生产能力的因素,规避分期开采风险,整合矿山资源,提高矿山经济效益.     

综采工作面跨采区对接开采的安全技术管理

通过改变回采方案 ,让一个工作面采过三条上山与同一阶段不同采区的另一个工作面对接进行连续回采 ,减少了综采面的回撤和安装次数及成本 ,节约了费用。同时回收了采区上下山保护煤柱 ,提高了资源回收率 ,技术及经济效益显著。     

综采面调向旋转开采技术及应用

叙述了1015综采工作面当机巷掘进期间遇DF12(290°∠55°H=11 m)断层时,两巷调向31°平行布置,工作面回采过程中成功进行了调向旋转开采,提高了资源回收率,并保证单产水平基本不降低,具有较好的借鉴作用.